專利名稱：自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本新型與自動(dòng)化工具機(jī)的換刀作業(yè)有關(guān)，更具體地，是指一種多軸式自動(dòng)換刀 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自動(dòng)化工具機(jī)，大致上包含一工件置放平臺(tái)，主機(jī)，設(shè)于主機(jī)上的加工主軸， 設(shè)于主機(jī)鄰側(cè)的刀庫(kù)以及一換刀臂。該自動(dòng)化工具機(jī)的運(yùn)作是以加工主軸上的刀具 對(duì)平臺(tái)上的工件進(jìn)行預(yù)定型式的加工。刀臂可旋轉(zhuǎn)操作，將加工主軸上的刀具與該 刀庫(kù)中被選定的刀具進(jìn)行交換。
對(duì)很多業(yè)者而言，自動(dòng)化工具機(jī)的成本是相當(dāng)昂貴的，但是依上段所述的型態(tài)， 每次卻只能以一個(gè)主軸對(duì)一個(gè)工件進(jìn)行一種加工作業(yè)，生產(chǎn)能力有限。解決這個(gè)限 制條件的可行方法之一，是在標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化工具機(jī)以平行于主軸方向安裝一組或一 組以上的副主軸，成為多軸頭主機(jī)。副主軸的應(yīng)用隨設(shè)計(jì)情況而定，例如，該副主 軸可能是提供高轉(zhuǎn)速低馬力的加工，而主軸則繼續(xù)進(jìn)行低轉(zhuǎn)速高扭力的切削。改良 過的多軸頭可以在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)提升加工品的成品數(shù)。但面臨的問題是多組換刀臂 得避免旋轉(zhuǎn)操作時(shí)的碰撞問題。
新型內(nèi)容
本新型的目的在于提供一種自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，與該工具機(jī) 所搭配的刀庫(kù)為鏈條式刀庫(kù)，配合多軸刀具交換運(yùn)作，達(dá)到提升加工效率的目的。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本新型采用的技術(shù)方案為
一種自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，該自動(dòng)化工具機(jī)至少具有工件置放 平臺(tái)、主機(jī)、設(shè)于主機(jī)上的加工主軸、設(shè)于主機(jī)鄰側(cè)的刀庫(kù)、換刀臂；該刀庫(kù)具有 多數(shù)刀套，每一刀套可供一刀具插置定位；其特征在于
該刀庫(kù)設(shè)若干換刀定點(diǎn)；
該主機(jī)上設(shè)若干加工主軸；
該每一加工主軸與每一換刀定點(diǎn)之間設(shè)一換刀臂，該每一換刀臂中央具一軸心,該每一換刀臂受一驅(qū)動(dòng)裝置的控制而以該軸心旋轉(zhuǎn)，該每一換刀臂具有一第一端取 刀槽及第二端取刀槽；
對(duì)應(yīng)于每一換刀定點(diǎn)的每一刀套受一倒刀機(jī)構(gòu)的控制，使該刀套及其上的刀具 與該加工主軸平行，該每一換刀臂以其第一端及第二端取刀槽對(duì)該加工主軸上的刀 具以及該換刀定點(diǎn)的刀具進(jìn)行抓刀及換刀，相鄰的換刀臂之間以差動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式作動(dòng)， 且旋轉(zhuǎn)方向相反。
本新型中所述刀庫(kù)為鏈條式刀庫(kù)。
本新型中所述的主機(jī)具有至少兩個(gè)加工主軸；該刀庫(kù)設(shè)至少兩個(gè)換刀定點(diǎn)；該 換刀臂包含第一換刀臂及第二換刀臂，分別對(duì)應(yīng)位于每一加工主軸與每一換刀定點(diǎn) 之間。
本新型中所述的第一及第二換刀臂兩者的第一端取刀槽的開口方向相反；該第 二端取刀槽的方向也相反。
所述的第一及第二換刀臂以差動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式各為相反方向旋轉(zhuǎn)九十度。 所述的第一及第二換刀臂以差動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式各為相反方向旋轉(zhuǎn)一百八十度。 所述主機(jī)具有至少四個(gè)加工主軸；該刀庫(kù)設(shè)至少四個(gè)換刀定點(diǎn)；該換刀臂包含 第一換刀臂、第二換刀臂、第三換刀臂、第四換刀臂，分別對(duì)應(yīng)位于每一加工主軸 與每一換刀定點(diǎn)之間。
本新型所述的自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，第一、及第三換刀臂的第 一端取刀槽的開口方向相同，第二端取刀槽的開口方向也相同。第二及第四換刀臂 的第一端取刀槽的開口方向相同，第二端取刀槽的開口方向也相同；該第一及第二 換刀臂兩者的第一端取刀槽的開口方向相反；該第二端取刀槽的開口方向也相反。 所述的第一及第二換刀臂以差動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式各為相反方向旋轉(zhuǎn)九十度。 所述的第一及第二換刀臂以差動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式各為相反方向旋轉(zhuǎn)一百八十度。 本新型自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，該自動(dòng)化工具機(jī)至少具有工件放 置平臺(tái)，主機(jī)，設(shè)于主機(jī)上的加工主軸，設(shè)于主機(jī)鄰側(cè)的刀庫(kù)，換刀臂；該刀庫(kù)具 多數(shù)刀套，每一刀套可供一刀具插置定位；該刀庫(kù)設(shè)若干換刀定點(diǎn)；該主機(jī)上設(shè)若 干加工主軸；該每一加工主軸與每一換刀定點(diǎn)之間設(shè)一換刀臂，該每一換刀臂中央 具一軸心，該每一換刀臂受一驅(qū)動(dòng)裝置的控制而以該軸心旋轉(zhuǎn)，該每一換刀臂具有 一第一端取刀槽及一第二端取刀槽；對(duì)應(yīng)于每一換刀定點(diǎn)的每一刀套受一倒刀機(jī)構(gòu) 的控制，將垂直于加工主軸的刀套及刀具轉(zhuǎn)為與該加工主軸平行，以利該每一換刀臂以其第一端及第二端取刀槽對(duì)該加工主軸上的刀具以及換刀定點(diǎn)的刀具進(jìn)行抓刀 及換刀。
本新型的有益效果在于
(1) 使標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化工具機(jī)有多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，在主機(jī)上可增設(shè)加工主軸 及刀具，并以本新型的自動(dòng)換刀達(dá)系統(tǒng)到一次多軸換刀的功能，提升生產(chǎn)效率。
(2) 該自動(dòng)換刀系統(tǒng)以其若干換刀臂可一次進(jìn)行多軸換刀時(shí)，各換刀臂采取差 動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式操作而有充分的空間彼此回避，而避免發(fā)生撞刀。
(3) 該自動(dòng)換刀系統(tǒng)中的若干換刀臂可旋轉(zhuǎn)90度進(jìn)行多軸換刀。
(4) 該自動(dòng)換刀系統(tǒng)中的若干換刀臂可旋轉(zhuǎn)180度進(jìn)行多軸換刀。


圖l本新型自動(dòng)化工具機(jī)正面的概況圖。
圖2圖1由箭頭2表示自動(dòng)化工具機(jī)側(cè)面的概況圖。 圖3圖2中箭頭3表示自動(dòng)化工具機(jī)俯視的概況圖。 圖4圖2中關(guān)于倒刀機(jī)構(gòu)的側(cè)視概況圖。 圖5圖2中關(guān)于倒刀機(jī)構(gòu)的倒刀動(dòng)作示意圖。 圖6本新型多組換刀臂操作90度換刀的動(dòng)作圖。 圖7本新型多組換刀臂操作180度換刀的動(dòng)作圖。主要組件符號(hào)說明
10-工件置放平臺(tái) 20-主機(jī)
21， 22， 23， 24-加工主軸 25， 26, 27， 28-加工刀具
30-刀庫(kù) 31-刀套 32-滾輪
33-旋轉(zhuǎn)軸 35， 36， 37， 38-換刀定點(diǎn)
41-第一換刀臂 42-第二換刀臂 43-第三換刀臂
44-第四換刀臂 411， 421， 431， 441-軸心
412， 422， 432， 442第一端取刀槽
413， 423， 433， 443-第二端取刀槽
50-倒刀機(jī)構(gòu) 51-壓缸 52-倒刀塊
53-凹槽 X-水平假想軸線 Y-垂直假想軸線具體實(shí)施方式
如圖l、圖2、圖3所示，本新型自動(dòng)化工具機(jī)大致上包括一工件置放平臺(tái)10， 主機(jī)20，設(shè)于主機(jī)20的加工主軸21，設(shè)于主機(jī)20鄰側(cè)的刀庫(kù)30，多組換刀臂41、 42、 43、 44，以及倒刀機(jī)構(gòu)50。在本新型圖例中，是以四組換刀臂41、 42、 43、 44 一次更換四組加工刀具25、 26、 27、 28。當(dāng)然，以新型的架構(gòu)，也可以兩組或四組 以上的方式達(dá)到相同的目的。
本新型自動(dòng)化工具機(jī)的刀庫(kù)30為鏈條式刀庫(kù)，具多數(shù)的刀套31，每一刀套31 可供一刀具插置定位，以鏈條驅(qū)動(dòng)多數(shù)刀套31在一封閉路徑中間歇運(yùn)轉(zhuǎn)。該刀庫(kù)30 設(shè)定四個(gè)換刀定點(diǎn)35、 36、 37、 38。
該主機(jī)20也具有四個(gè)加工主軸21、 22、 23、 24,以達(dá)到多軸加工的目的。
每一加工主軸21、 22、 23、 24以及每一換刀定點(diǎn)35、 36、 37、 38之間各設(shè)一 組換刀臂41、 42、 43、 44，對(duì)加工主軸21、 22、 23、 24以及該換刀定點(diǎn)35、 36、 37、 38上的刀具進(jìn)行換刀作業(yè)。
上述換刀定點(diǎn)35、 36、 37、 38中的刀套31受倒刀機(jī)構(gòu)50的控制，將與加工主 軸21、 22、 23、 24呈垂直的刀套31轉(zhuǎn)為與加工主軸21、 22、 23、 24平行，即換刀 定點(diǎn)35、 36、 37、 38的四個(gè)刀具將由水平轉(zhuǎn)為垂直朝下，以利換刀臂41、 42、 43、 44進(jìn)行抓刀。
如圖4、圖5所示，該倒刀機(jī)構(gòu)50包括利用一壓缸51 (油壓缸或氣壓缸) 直接帶動(dòng)一倒刀塊52，倒刀塊52設(shè)一凹槽53，可供刀套31尾端的滾輪32通過。 須倒刀時(shí)，該倒刀塊52受該壓缸51推動(dòng)做上下運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)滾輪32，使刀套31繞著 其旋轉(zhuǎn)軸33旋轉(zhuǎn)90度，而達(dá)到倒刀的目的。
在換刀定點(diǎn)35、 36、 37、 38進(jìn)行倒刀之后，上述的換刀臂41、 42、 43、 44 即可對(duì)該加工主軸21、 22、 23、 24上的刀具以及換刀定點(diǎn)35、 36、 37、 38的刀具 進(jìn)行抓刀以及對(duì)換。該換刀臂41、 42、 43、 44的結(jié)構(gòu)，抓刀及換刀的技術(shù)均與現(xiàn)有 技術(shù)相同。然而本新型的重點(diǎn)在于，因?yàn)橛兴闹Q刀臂同時(shí)進(jìn)行抓刀及換刀，因此 必需要避免換刀臂撞刀的問題。
如圖6所示，若加工主軸與換刀定點(diǎn)之間的角度為90度，則本新型多軸式自動(dòng) 換刀系統(tǒng)可進(jìn)行90度自動(dòng)換刀。為便于說明，申請(qǐng)人于圖6中以通過每一換刀臂41、 42、 43、 44，軸心411、 421、 431、 441的方式繪一假想水平軸線X及假想垂直軸線 Y，將四個(gè)換刀臂分別以第一，第二，第三，第四換刀臂41、 42、 43、 44稱之。該每一換刀臂41、 42、 43、 44受一驅(qū)動(dòng)裝置(圖未示)控制而以其本身的軸心411、 421、 431、 441旋轉(zhuǎn)。
每一換刀臂41、 42、 43、 44具有第一端取刀槽及第二端取刀槽412、 413, 422、 423， 432、 433， 442、 443，該第一端取刀槽412、 422、 432、 442和第二端取刀槽 413、 423、 433、 443的開口方向是相反的。第一，及第三換刀臂41、 43的第一端取 刀槽412、 432的開口方向相同，第二端取刀槽413、 433的開口方向也相同。第二 及第四換刀臂42、 44的第一端取刀槽422、 442的開口方向相同，第二取刀槽423、 443的開口方向也相同。但是，第一及第二換刀臂41、 42的第一端取刀槽412、 422 的開口方向相反，第二端取刀槽413、 423的開口方向亦相反。第三及第四換刀臂43、 44的情況也是一樣。
第一至第四換刀臂41、 42、 43、 44受其本身驅(qū)動(dòng)裝置的控制而轉(zhuǎn)動(dòng)，在圖式中， 該第一，第三換刀臂41、 43做順時(shí)針方向的緩轉(zhuǎn)動(dòng)，使其第一端取刀槽412、 432 由X軸線的方向下轉(zhuǎn)至Y軸線，第二端取刀槽413、 433由X軸線往上轉(zhuǎn)至Y軸線。 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)，第一，第三換刀臂41、 43的轉(zhuǎn)動(dòng)角度幾乎為90度，由水平狀移動(dòng)為 垂直狀。在第一及第三換刀臂41、 43開始轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，第二，第四換刀臂42、 44 也開始做逆時(shí)針方向的緩轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與第一及第三換刀臂41、43并不一樣， 使其第一端取刀槽422、 442由X軸線向往上轉(zhuǎn)至Y軸線，第二取刀槽423、 443由X 軸線往下轉(zhuǎn)至Y軸線。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，第二，第四換刀臂42、 44的轉(zhuǎn)動(dòng)角度幾乎為90 度。
由圖6可知，即使是四個(gè)換刀臂，利用轉(zhuǎn)動(dòng)方向，轉(zhuǎn)動(dòng)角度，轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)時(shí)間的 差異等條件所構(gòu)成的差動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使各換刀臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有充分的空間彼此回避，而不致
于撞刀。
圖7,若加工主軸與換刀定點(diǎn)之間的角度為180度，則本案多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng) 可進(jìn)行180度自動(dòng)換刀。申請(qǐng)人于第七圖中以通過每一換刀臂軸心的方式繪一假想 水平軸線X及假想垂直軸線Y,將四個(gè)換刀臂仍以第一，第二，第三，第四換刀臂41、 42、 43、 44稱之。該每一換刀臂受一驅(qū)動(dòng)裝置(圖未示)控制而以其軸心411、 421、 431、 441旋轉(zhuǎn)。
每一換刀臂41、 42、 43、 44具有第一端取刀槽及第二端取刀槽412、 413, 422、 423， 432、 433， 442、 443，該第一端取刀槽412、 422、 432、 442和第二端取刀槽 413、 423、 433、 443的開口方向是相反的。第一，及第三換刀臂41、 43、的第一端取刀槽412、 432的開口方向相同，第二取刀槽413、 433的開口方向亦相同。第二 和第四換刀臂42、 44的第一端取刀槽422、 442的開口方向相同，第二端取刀槽423、 443的開口方向亦相同。但是，第一及第二換刀臂41、 42的第一端取刀槽412、 422 的開口方向相反，第二端換刀槽413、 423的開口方向亦相反。第三及第四換刀臂43、 44的情況也是一樣。
第一至第四換刀臂41、 42、 43、 44受其本身驅(qū)動(dòng)裝置的控制而轉(zhuǎn)動(dòng)，在圖式中， 該第一，第三換刀臂41、 43做逆時(shí)針方向的緩轉(zhuǎn)動(dòng)，使其第一端取刀槽412、 432 由Y軸線的方向往下轉(zhuǎn)至Y軸線，第二端取刀槽413、 433由Y軸線往上轉(zhuǎn)至Y軸線。 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)，第一，第三換刀臂41、 43的轉(zhuǎn)動(dòng)角度幾乎為180度。當(dāng)?shù)谝患暗谌龘Q 刀臂41、 43轉(zhuǎn)動(dòng)了預(yù)定的角度(約45度)之后，第二，第四換刀臂42、 44才開始 做順時(shí)針方向的緩轉(zhuǎn)動(dòng)，但旋轉(zhuǎn)的角度與第一及第三換刀臂41、 43并不一樣，使其 第一端取刀槽422、 442由Y軸線往下轉(zhuǎn)至Y軸線，第二端取刀槽423、 443由Y軸 線往上轉(zhuǎn)至Y軸線。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，第二，第四換刀臂42、 44的轉(zhuǎn)動(dòng)角度幾乎為180 度。
由圖7可知，即使是四個(gè)換刀臂，利用轉(zhuǎn)動(dòng)方向，轉(zhuǎn)動(dòng)角度，轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)時(shí)間的 差異等條件所構(gòu)成的差動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使各換刀臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有充分的空間彼此回避，而不致
于撞刀。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，該自動(dòng)化工具機(jī)至少具有工件置放平臺(tái)、主機(jī)、設(shè)于主機(jī)上的加工主軸、設(shè)于主機(jī)鄰側(cè)的刀庫(kù)、換刀臂；該刀庫(kù)具有多數(shù)刀套，每一刀套可供一刀具插置定位；其特征在于該刀庫(kù)設(shè)若干換刀定點(diǎn)；該主機(jī)上設(shè)若干加工主軸；該每一加工主軸與每一換刀定點(diǎn)之間設(shè)一換刀臂，該每一換刀臂中央具一軸心，該每一換刀臂受一驅(qū)動(dòng)裝置的控制而以該軸心旋轉(zhuǎn)，該每一換刀臂具有一第一端取刀槽及第二端取刀槽；對(duì)應(yīng)于每一換刀定點(diǎn)的每一刀套受一倒刀機(jī)構(gòu)的控制，使該刀套及其上的刀具與該加工主軸平行，該每一換刀臂以其第一端及第二端取刀槽對(duì)該加工主軸上的刀具以及該換刀定點(diǎn)的刀具進(jìn)行抓刀及換刀，相鄰的換刀臂之間以差動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式作動(dòng)，且旋轉(zhuǎn)方向相反。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，所述 刀庫(kù)為鏈條式刀庫(kù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，所述 的主機(jī)具有至少兩個(gè)加工主軸；該刀庫(kù)設(shè)至少兩個(gè)換刀定點(diǎn)；該換刀臂包含第一換 刀臂及第二換刀臂，分別對(duì)應(yīng)位于每一加工主軸與每一換刀定點(diǎn)之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，所述 的第一及第二換刀臂兩者的第一端取刀槽的開口方向相反；該第二端取刀槽的方向 也相反。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，所述 的第一及第二換刀臂以差動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式各為相反方向旋轉(zhuǎn)九十度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，所述 的第一及第二換刀臂以差動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式各為相反方向旋轉(zhuǎn)一百八十度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，所述 主機(jī)具有至少四個(gè)加工主軸該刀庫(kù)設(shè)至少四個(gè)換刀定點(diǎn)；該換刀臂包含第一換刀 臂、第二換刀臂、第三換刀臂、第四換刀臂，分別對(duì)應(yīng)位于每一加工主軸與每一換 刀定點(diǎn)之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，第一、及第三換刀臂的第一端取刀槽的開口方向相同，第二端取刀槽的開口方向也相同。 第二及第四換刀臂的第一端取刀槽的開口方向相同，第二端取刀槽的開口方向也相 同；該第一及第二換刀臂兩者的第一端取刀槽的開口方向相反；該第二端取刀槽的 開口方向也相反。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，所述 的第一及第二換刀臂以差動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式各為相反方向旋轉(zhuǎn)九十度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，所 述的第一及第二換刀臂以差動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式各為相反方向旋轉(zhuǎn)一百八十度。
專利摘要一種自動(dòng)化工具機(jī)的多軸式自動(dòng)換刀系統(tǒng)，具有工件置放平臺(tái)、主機(jī)、設(shè)于主機(jī)上的加工主軸、設(shè)于主機(jī)鄰側(cè)的刀庫(kù)、換刀臂，該刀庫(kù)具有多數(shù)刀套，每一刀套可供一刀具插置定位，該工具機(jī)設(shè)若干加工主軸，該刀庫(kù)設(shè)若干換刀定點(diǎn)，每一加工主軸與每一換刀定點(diǎn)之間設(shè)一換刀臂，該每一換刀臂受控制而旋轉(zhuǎn)，并以其第一端及第二端取刀槽對(duì)該加工主軸上的刀具以及換刀定點(diǎn)的刀具進(jìn)行抓刀及換刀。
文檔編號(hào)B23Q3/157GK201143632SQ20072015363
公開日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者楊素芳 申請(qǐng)人:一揚(yáng)機(jī)械有限公司